Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1984 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных приборах и цифровых системах автоматиче кого управления для масштабирования информации, представленной в частотно-импульсной форме. Известен умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, делитель частоты, счетчик импульсов, элемент, сравнения кодов, элемент ИЛИ и групп управляемых регистров сдвига С Недостатком данного устройства является низкая помехозащищенность и, как следствие, невысокая точность Наличие импульсов помех на входе при водит к тому, что в управляемых регистрах фиксируются ложные кодовые комбинации, которые устройство отрабатывает , как истинные. При этом на выходе устройства наблюдаются зна чительные пульсации частоты следования импульсов. Отмеченные недостатки ограничивают область применения данного умножителя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор опо ной частоты, первый и второй элементы И,делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, ко входам которого поразрядно подключены счетчик импуль сов, опорной частоты и реверсивный счетчик импульсов, вход вычитания которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого сое динен со входной шиной устройства, первым входом триггера и вхо- дом сброса делителя частоты, выход которого соединен со вторым ; входом триггера, выход которого соединен со вторым входом первого эл мента И, входом сложения реверсивного счетчика импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход - со счетным входом счетчика импульсов опорной частоты, вход сброса которого соединен с выходной шиной устройства С23. Недостатками известного умножителя частоты следования импульсов являются низкая точность и большие пульсации выходного сигнала при работе с неравномерно следующими им.пульсными последовательностями. Так, 832 при скачкообразном изменении частоты входного сигнала резко уменьшается точность данного умножителя частоты следования импульсов и возникают пульсации выходного сигнала изза медленной отработки данного скачка и несогласованности процессов кодирования и генерации новой импульсной последовательности. Цель изобретения - повышение точности устройства при расширении диапазона входных частот. Поставленная цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй элементы И, делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом злемента сравнения кодов, ко входам которого поразрядно подключены счетчик импульсов опорной частоты и реверсивный счетчик импульсов, вход вычитания которого соединен с выходом первого элемента И, введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, дополнительный счетчик импульсов и формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, первый выход - с установочным входом делителя частоты и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов и с первым входом второго элемента И, а выход подключен ко входу сброса счетчика импульсов опорной частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, при этом второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с синхровходом дополнительного счетчика импульсов, счетньш вход которого соединен с вькодом второго элемента И., информационные входы - с информационными выходами делителя частоты, а информационные выходы - с соответствующими йходами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторыми входами второго и третьего элементов И и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с зыходом делителя частоты, а выход соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом элемента сравнения кодов, выход пятого элемента И соединен со входом сложения реверсивного счетчика импульсов, причем выход делителя частоты соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, а выход соединен с выходной шиной устройств На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Умножитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 опорной частоты, первый и второй элементы И 2 и 3, делитель 4 частоты, счетный вход которого соединен с выходом эле мента 5 сравнения кодов, ко входам которого поразрядно подключены счетчик 6 импульсов опорной частоты и ре версивный счетчик 7 импульсов, вход вычитания которого соединен с выходом первого элемента И 2, третий четвертый, пятый и шестой элементы И 8-11, первый и второй элементы ИЛИ 12 и 13, дополнительный счетчик 14 . импульсов и формирователь 15 импульсов, вход которого соединен со входной шиной 16 устройства, первый выход - с установочным входом делителя 4 частоты и первым входом первого элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с выходом элемента 5 сравнения кодов и с первым входом вт рого элемента ИЗ, а выход подключен ко входу сброса счетчика 6 импульсов .опорной частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора 1 опорной частоты, при этом второй же выход формирователя 15 импульсов соединен с первым входом третьего элемента И 8, выход которого соеди нен с синхровходом дополнительного . счетчика 14 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И 3, информационные входы с информационными выходами делителя 4 частоты, а информационные выходы - с соответствую1цими входами второго элемента ИЛИ 13, выход которого i соединен с первым входом первого элемента И 2, вторыми входами второго и третьего элементов И 3 и 8, и первым входом четвертого элемента И 9, второй вход которого соеди1нен с выходом делителя 4 частоты, а выход соединен с первым входом пятого элемента И 10, второй входкоторого соединен со вторым входом первого лемента И 2 и с выходом элемента 5 равнения кодов, выход пятого элемента И 10 соединен со входом сложения реверсивного счетчика 7 импульсов, причем выход делителя 4 частоты соединен с первым входом шестого элемента И 11, второй вход которого соединен с выходом элемента 5 сравнения кодов, а выход соединен с выходной шиной 17 устройства. Устройство работает следующим образом. По входному импульсу формирователь 15 вьщает два импульса: по переднему фронту - импульс, поступающий на элемент 8, по заднему фронту - на сброс делителя 4 и на сброс счетчика 6 (через элемент 12). Импульс с выхода элемента 8 переписывает содержимое делителя 4 в дополнительный счетчик 14 в дополнительном коде; следовательно, в установившемся режиме в дополнительный счетчик 14 перепишется О. В момент достижения равенства кодов, содержащихся в реверсивном счетчике 7 и счетчике 6 (в дальнейшем этот момент назовем просто сравнением), с выхода элемента 5 выдается импульс, поступающий через открытый элемент 11 на выход устройства, а также через элемент 12 на сброс счетчика 6 и на вход депителя 4. За один период входной частоты такой цикл повторяется в установившемся режиме работы М раз. В установившемся режиме за один период умножаемой последовательности генератор 1 вьщает п импульсов опор-: ной частоты в счетчик 6. Дня обеспечения необходимой точности умножения в реверсивном счетчике 7 должен быть записан код N, равный Чт II N --- , где М - коэффициент умножения устройства; п Tj(f- произведение периода входного сигнала на частоту генератора 1. Частота f генератора 1 выбирается Из следующих соотношений: fo МЗ, „ и maxUW Вес добавочного импульса в реверсивном счетчике 7 определяется как Щ - -м 51 Рассмотрим случай, когда .. В этом случае умножитель работает следующим образом. Так как в реверсивном счетчике 7 записан ко равный N . , то за время 1/2 элемента 5 на вход открытого элемента 11 поступит М импульсов, после чего импульс с делителя 4 закроет элемент 11 и откроет, про ходя через открытый элемент 9, элемент 10, на второй вход которого по тупает импульсы с выхода элемента 5 которые в каждый момент сравнения увеличивают код в реверсивном счетчике 7 на т. Таким образом, код N к концу Т, в реверсивном счетчике 7 будет равен N - AN(t), Ч вЫХ d t .. Txi-1 Следовательно, реверсивном счетчике 7 для у- должен быт N - : М, Пусть М 10, тогда N 0,2 п, а m N(M 0,01п. При этих услови в лервом периоде Т 2Tjj. к коду N в реверсивном счетчике 7 добавятс т 0,07п и N 0,17п. Во втором периоде код N увеличится еще на т 0,01 и N 0,18ii, а в третьем периоде -HaN ,19n, что обеспечивает работу устройства с вы сокой точностью. Для отработки тако го скачка известному устройству потребовалось бы не менее 100 периодо входной последовательности. Причем с увеличением М длительность времени отработки скачка в известном уст ройстве увеличивается, в то время как в предлагаемом устройстве это время остается практически постоянным. Предположим, через некоторое вре мя прошел скачок, при котором 0,5 Tj .. При отработке предыдущего изменения входной частоты Ъ реверсивный счетчик 7 записался код равный N 0,19. В этом случае за период Т элемент 5 сформирует 5 3 импульсов, которые поступили на выход устройства (через открытый элемент 11) и в делитель 4. Таким образом, в делителе 4 будет записан код 5. По приходу очередного импульса умножаемой последовательности формирователь 15 сформирует по его переднему фронту импульс, который, проходя через элемент 8, переписывает код из делителя 4 в дополнительном коде в дополнительный счетчик 14. Наличие кода в этом счетчике вызывает формирование сигнала с выхода элемента 13, который закрывает элементы 8 и 9 и открывает элементы 10 и 3, на входы которых поступают импульсы с элемента 5. По заднему фронту этого же входного импульса формирователь 15 формирует сигнал, который сбрасывает делитель 4 частоты и через элемент 12 - счетчик 6. В рассматриваемом случае в дополнительный счетчик 14 запишется код 5. Во втором периоде входной частоты при каждом моменте равенства из кода в дополнительном счетчике 14 будет вычитаться единица, а из кода в реверсивном счетчике 7 - число т. Таким образом. N - 4N(t), вых) dt . При тех же условиях, что и в рассмотренном случае, за второй период Т. из кода N в реверсивном счетчике 7 вычтется т 0,05п, и код станет равным N 0,14п. В делителе 4частоты будет код 6, следовательно, в третьем периоде, аналогично описанному, N 0,1п. Но в этом случае будет только 9 моментов равенства, следовательно, в четвертом периоде входной частоты в первый же момент равенства код в реверсивном счетчике 7 изменится: N 0,09п, код в дополнительном счетчике 14 станет равным О и элемент 2 закроется. После того, как элемент 5сформирует 10 импульсов, сигнал с делителя 4 закроет элемент 11 и откроет элементы 9 и 10, вследствие чего при наступлении последующего момента сравнения к коду в реверсивном счетчике 7 добавится гл О, О In, т.е. N О,In, что обеспечивает

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй элементы И, делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, ко входам которого поразрядно подключены счетчик импульсов опорной частоты и реверсивный счетчик импульсов, вход вычитания которого соединен с выходом первого элемента И, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности при расширении диапазона входных частот, в него введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, дополнительный счетчик импульсов и формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, первый выход - с установочным входом делителя часто.ты и первым входом-первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов и с первым входом второго элемента И,, а выход подключен ко входу сброса счетчика импульсов опорной частоты, счетный вход которого сс динен с выходом генератора опорной частоты, при этом второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с синхровходом дополнительного счетчика импульсов,счетный вход которого соединен, с выходом второго элемента И, информационные входы - с информационными выходами делиа в теля частоты, а информационные выходы - с соответствующими входами втоW рого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторыми входами второго и третьего элементов И и первьп входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом делителя -частоты, а выход с первым эо входом пятого элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом эле00 мента сравнения кодов, выход пятого :дд элемента И соединен со входом сложения реверсивного счетчика импульсов, причем выход делителя частоты соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, а выход соединен с выходной шиной устройства.